Учебно-демонстрационные пособия

В этой, последней нашей беседе я хочу дать несколько практических советов по работе школьного радиокружка, организатором которого ты можешь быть.

Для ребят, не занимавшихся ранее радиоконструированием или радиоспор­том, целесообразно организовать кружок по подготовке значкистов «Юный радио­любитель», примерная программа которого помещена в конце книги (приложе­ние 9). Основой практической деятельности кружка могут быть те конструкции, о которых был разговор в ходе предыдущих бесед. Однако параллельно хоте­лось бы заняться изготовлением простых, но очень нужных для радиокружка и физического кабинета учебно-демонстрационных пособий, помогающих лучшему усвоению основ радиотехники. Полезно также смонтировать несложный радио­узел для радиофикации туристского лагеря, организуемого школой во время летних каникул.

Рекомендуемые здесь учебно-демонстрационные пособия — это действующие конструкции, смонтированные в развернутом виде на прямоугольных панелях из opганического стекла толщиной 3 — 5 мм. Этот материал является хорошим изолятором, легко обрабатывается, сверлится, а смонтированные на нем детали хорошо просматриваются со всех сторон. Если не найдется органического стекла, панели можно выполнить и из другого изоляционного материала, Например листового текстолита, и даже из фанеры, пропитанной парафином или покрытой лаком; важно, чтобы панели были прочными и имели опрятный вид. Детали на панелях располагают и соединяют в том порядке, который принят на принци­пиальных схемах. Готовые же пособия крепят на подставках любой конструк­ции.

Имея такие пособия, можно провести в школе вечер, посвященный радио­электронике, например в «День радио». Сами же пособия и приборы, изготов­ленные в кружке, будут скромным, но ценным подарком родной школе.

Модель приемника А. С. Попова.

Прежде всего рекомендую модель при­емника А. С. Попова, разговор о котором был еще в первой беседе. Упро­щенная схема и общий вид такой модели показаны на рис. 392. Модель со­стоит из последовательно соединенных когерера К, электрического звонка Зв и питающей батареи Б. К зажиму Ан подключается антенна, к зажиму 3 — заземление или противовес. Эта модель отличается от приемника А. С. Попова (см. рис. 17) лишь тем, что в ней нет чувствительного электромагнитного реле, включающего звонок. Поэтому модель способна принимать сигналы на небольшом расстоянии. Основной же принцип работы приемника А. С. Попова в ней сохранен.

Когерер — это стеклянная трубка длиной 35—40 и диаметром 8 — 10 мм с двумя контактными пластинками, вырезанными из тонкой латуни или меди (в крайнем случае из тонкой жести), являющимися одновременно его выводами. Пространство между пластинками заполнено крупными стальными опилками (напилить грубым напильником). Пластинки и опилки удерживаются в трубке пробками. Наполняя и закрывая трубку, надо следить, чтобы пластинки со­единялись только через опилки. Уплотнять опилки не следует, иначе они не будут встряхиваться. На трубку когерера следует надеть широкое резиновое кольцо или обмотать ее полоской резины, отрезанной от негодной волейболь­ной, футбольной или велосипедной камеры.

Сопротивление опилок постоянному току резко уменьшается, когда по цепи, в которую включен когерер, проходит ток высокой частоты: под действием этого тока соприкасающиеся поверхности опилок слегка спекаются, вследствие чего их общее сопротивление уменьшается. Но достаточно легкого, сотрясения, чтобы сопротивление когерера вновь увеличилось.

Модель действует следующим образом. Пока в антенне приемника не возбуж­дается достаточный ток высокой частоты, сопротивление когерера велико, а значит, электрический ток в цепи, в которую он включен, мал. При этом звонок не звенит. Когда же появляется ток высокой частоты, сопротивление когерера мгновенно уменьшается, ток в его цепи резко возрастает и звонок начинает зве­неть. При этом молоточек звонка ударяет то по его чашке, то по резиновому кольцу на когерере, встряхивая в нем опилки. На короткий импульс электро­магнитных волн модель отзывается коротким звонком, на продолжительный им­пульс — продолжительным звонком.

В модели может быть использован любой электрический звонок с прерывате­лем, рассчитанный на питание от источника постоянного тока низкого напря­жения, например батареи 3336Л.

Сначала надо укрепить на панели звонок, а под ним две стойки — отрезки толстой медной проволоки такой длины, чтобы резиновое кольцо подвешенного между ними когерера оказалось возле молоточка звонка. При работе звонка мо­лоточек должен ударять по резиновому кольцу. К контактным выводам коге­рера припаяны латунные полоски шириной 4—5 мм, сложенные гармошкой. Свободными концами эти полоски припаяны к стойкам. Когерер можно также подвесить при помощи резиновых полосок, соединив выводы его со стойками отрезками провода, свитыми в спирали.

Антенной служит штырь или кусок проволока длиной 120 — 150 см. Провод противовеса должен иметь такую же длину.

В качестве возбудителя электромагнитных волн используют индукционную катушку (имеется в физическом кабинете школы), к разряднику которой подклю­чаются проводники такой же длины, как антенна и противовес приемника. Эти проводники будут выполнять роль антенного устройства передатчика. При включении индукционной катушки, когда между ее разрядниками проскакивают искры, присоединенные к ней проводники излучают электромагнитные волны, которые возбуждают в модели приемника ток высокой частоты, спекающий металличе­ские опилки когерера. При этом включается звонок. Как только выключается питание индукционной катушки, прекращается излучение волн и звонок перестает звенеть.

Чем больше искра между разрядниками индукционной катушки, тем на большем расстоянии действует установка. Однако это расстояние обычно не пре­вышает 5—6 м.

Рис. 392. Модель приемника А. С. Попова.

Вместо звонка в цепь когерера можно включить лампочку для карман­ного фонаря или измерительный прибор. Как только в индукционной катушке возникнет разряд, лампочка загорится, а прибор покажет увеличение тока. От легкого удара пальцем по когереру опилки в нем встряхиваются, лампочка гаснет и ток через прибор уменьшается до нового разряда индукционной катушки.

Надо помнить, что индукционная катушка, снабженная излучающими про­водниками, создает для поблизости находящихся радиовещательных приемников помехи в виде тресков. Поэтому пользоваться ею в качестве возбудителя элект­ромагнитных волн во время демонстрации опытов нужно только самое короткое время.

Генератор колебании высокой частоты и опыты с ним

Чтобы продемон­стрировать принцип передачи и приема радиосигналов, зависимость настройки колебательного контура от его емкости и индуктивности, явление резонанса, а также проделать некоторые другие опыты, нужны генератор токов высокой частоты, колебательные контуры и кое-какие другие простые устройства.

Принципиальная схема и внешний вид учебного генератора колебаний высо­кой частоты показаны на рис. 393. В нем работает лучевой тетрод 6П1П, 6П6С, 6ПЗС или 6П14П, включенный триодом (экранирующая сетка соединена с анодом). Для питания анодной цепи генератора используется выпрямитель с выходным напряжением 225—250 В, для питания нити накала — переменное напряжение 6,3 В.

Катушка L1 и конденсатор С1 образуют колебательный контур генератора. Резистор R1 и конденсатор С2 обеспечивают лампе работу в режиме генерации. Конденсатор С3 — разделительный; свободно пропуская колебания высокой частоты, он задерживает постоянную составляющую анодной цепи лампы. Дроссель Др1 препятствует проникновению колебаний высокой частоты в выпря­митель.

Катушка — бескаркасная, содержит 8 — 10 витков медной проволоки диаметром 2—3 мм. Ее надо намотать виток к витку на цилиндрической бол­ванке диаметром 50—80 мм, а при креплении на панель — немного растянуть, чтобы между витками получились промежутки по 8 — 10 мм.

Контурный конденсатор C1 должен быть с воздушным диэлектриком и иметь наибольшую емкость 100—200 пФ. Между его подвижными и непод­вижными пластинками должны быть зазоры по 2,5—3 мм, иначе при работе генера­тора между ними будет происходить искрение. Такой конденсатор можно сделать из конденсатора переменной емкости лампового радиоприемника, удалив из него часть пластин. Он может быть и самодельным из четырех-пяти подвижных и пяти-шести неподвижных пластин. Конденсатор С2— слюдяной, емкостью 220 — 250 пФ. Резистор Rx — на мощность рассеяния не меньше 1 Вт. Его сопротивле­ние может быть 22 — 33 кОм. Конденсатор С3 — обязательно слюдяной или кера­мический емкостью 270 — 560 пФ на номинальное напряжение не меньше 500 В. Дроссель высокой частоты можно намотать на картонном каркасе длиной 40-50 и диаметром 15-20 мм, уложив на нем 50-80 витков провода ПЭВ или ПШО 0,2-0,3.

Детали генератора на панели соединяют медной проволокой толщиной 2 — 3 мм. Катод и цепь управляющей сетки лампы подключают к катушке гибкими изолированными проводниками при помощи жестяных зажимчиков. Верхний конец контурной катушки соединяют с короткой металлической трубкой, в кото­рую вставляют металлический штырь, выполняющий роль антенны. К зажиму, соединенному с нижним концом катушки, будет подключаться изолированный проводник — противовес. Длина штыря антенны и противовеса по 80—100 см.

На ось конденсатора переменной емкости надо обязательно насадить пласт­массовую ручку.

Для налаживания и демонстрации работы генератора нужен высокочастот­ный пробник (рис. 394) — виток диаметром 50 — 80 мм из медного провода тол­щиной 1—2 мм, замкнутый на лампочку накаливания, рассчитанную на напря­жение 2,5 В и возможно меньший ток накала. Чем меньше ток накала лампочки, тем пробник чувствительнее.

После проверки правильности монтажа можно подключить к генератору выпрямитель. Вначале проводник, соединенный с катодом лампы, должен быть подключен к 3-му—4-му витку катушки (считая от нижнего конца), а подвижные пластины конденсатора переменной емкости — находиться в среднем положении. Антенный штырь и проводник противовеса пока не нужно подключать. Когда катод лампы накалится, следует поднести к генератору высокочастотный пробник, расположив его виток параллельно виткам контурной катушки. Лампочка проб­ника должна загореться. Она будет гореть тем ярче, чем ближе пробник к ка­тушке. Удали теперь виток на такое расстояние от катушки, при котором лам­почка еще горит и переключением зажимчика катодного проводника на со­седние витки катушки (при включенном анодном напряжении) добейся наибо­лее яркого горения лампочки. Лампочка может перегореть, если поднести виток слишком близко к катушке генератора.

Этот генератор работает достаточно устойчиво. Диапазон частот генерируе­мых им колебаний находится примерно в пределах от 15 до 20 МГц, что соответствует волнам длиной 20—15 м.

Приемное устройство — это простейший котебательный контур, схема и устройство которого показаны на рис. 395. Катушка и конденсатор переменной емкости, а также антенна и противовес здесь точно такие же, как и в генераторе. Между антенным зажимом и колебательным контуром включена сигнальная лампочка накаливания от карманного фонаря. При точной настройке контура на частоту генератора лампочка будет гореть.

Вот некоторые опыты, которые можно проделать с генератором и прием­ным контуром.

Опыт первый. Поднеси к контурной катушке генератора неоновую лампу, например, типа МН-0,3—она будет светиться. Почему? Потому что электри­ческое поле высокой частоты, пронизывая лампу, ионизирует частицы газа, наполняющего ее баллон. При этом они светятся. «Прощупывая» цоколем неоновой лампы все проводники цепей генератора, легко убедиться, что колебания высокой частоты есть всюду, кроме тех проводников, куда их не пропускает дроссель.

Опыт второй. Привяжи на нитке лезвие безопасной бритвы и, взяв нитку за второй конец, опусти лезвие внутрь катушки генератора. Через некоторое время лезвие нагреется (нужно проверить эго при различных положениях под­вижных пластин конденсатора переменной емкости и заметить то, при котором получается наилучший результат). Если лезвие обернуть небольшим куском кинопленки, то пленка воспламенится, что будет свидетельствовать о сильном нагреве лезвия.

Почему нагревается лезвие? Потому что магнитное поле высокой частоты, существующее в катушке, возбуждает в металле лезвия токи, которые и нагре­вают его. На этом принципе, как ты уже знаешь, основаны высокочастотные закалка и плавка металла.

Опыт третий. Подключи к генератору антенну и противовес, превратив таким образом генератор в передатчик. Установи подвижные пластины конденса­тора в среднее положение. Вблизи генератора поставь приемный колебательный контур, также снабженный антенной и проводом-противовесом. Настрой при­емный контур на частоту генератора. При этом лампочка, включенная в цепь антенны приемного контура, будет ярко гореть. Измени частоту генератора — и лампочка приемного контура погаснет. Чтобы она вновь загорелась, необ­ходимо приемный контур вновь настроить в резонанс с частотой генератора.

Расстояние между генератором и приемным контуром, при котором горит лампочка, зависит от напряжения выпрямителя, питающего генератор, и тока накала лампочки. При использовании лампочки от карманного фонаря, рассчи­танной на ток 0,28 А, она может гореть на расстоянии 1 — 1,5 м, а при лампоч­ке, рассчитанной на ток 0,075 А, это расстояние может достигать 5 — 6 м. А если зажимы противовесов генератора и приемного контура соединить, то расстояние, на котором будет гореть лампочка, может увеличиться до 15 — 20 м.

Опыт четвертый. Расположи приемный контур и генератор на расстоянии 0,5—1 м один от другого и настрой их в резонанс. Затем помести между ними лист бумаги, кусок фанеры или деревянный щит. Лампочка приемного контура будет по-прежнему светиться. Если даже генератор установить с одной сто­роны дощатой стены, а приемный контур — с другой, лампочка приемного кон­тура все равно будет гореть. Значит, радиоволны свободно проникают через эти преграды. Связь между генератором и приемником ухудшается или совсем пропадет, если между ними поместить металлический лист. В этом случае часть энергии радиоволн будет поглощаться металлом, а часть — рассеиваться им. По­этому до антенны приемника излучаемая антенной передатчика энергия радио­волн почти не дойдет.

Посоветуйся с преподавателем физики, он подскажет еще некоторые не менее любопытные демонстрационные опыты с генератором колебаний высокой частоты.

Хотя и невелика мощность учебного генератора, но и он создает в эфире помехи. Поэтому пользоваться им следует лишь непродолжительное время — только для демонстрации опытов. К тому же очень осторожно, не забывая, что в его анодной цепи действует высокое напряжение!

Демонстрационный радиоприемник

Большую ценность для радиокружка и физического кабинета школы представляют так называемые развернутые схемы радиоприемников или отдельных каскадов, из которых можно составить прием­ник, усилитель. Желательно иметь детекторный приемник, однокаскадный уси­литель звуковой частоты, приемник 0-V-0, выпрямитель. Их, как и описанные пособия, монтируют на плоских панелях с подставками.

Детекторный приемник лучше всего сделать с цилиндрической катушкой и конденсатором переменной емкости (рис. 396). Достаточно подключить голов­ные телефоны, антенну и заземление — и приемник готов к демонстрации. На одном щите можно смонтировать несколько разных по схеме развернутых детекторных приемников. Такое пособие позволит начинающим радиолюбителям рассмотреть различные варианты приемников и выбрать для постройки тот из них, который больше понравится.

Рис. 396. Демонстрационный детекторный приемник.

Рис. 397. Демонстрационный усилитель звуковой частоты.

Наиболее простой однокаскадный усилитель звуковой частоты — на триоде, например на лампе 6С5С (рис. 397). В анодную цепь лампы такого усилителя можно включать головные телефоны, абонентский громкоговоритель. Усилитель, разумеется, может быть более сложным, например двухкаскадным с выходной мощностью 1 — 3 Вт —для демонстрации техники воспроизведения грамзаписи.

Простой одноламповый приемник показан на рис. 398. Параллельно гнездам, предназначенным для головных телефонов, поключен резистор R2, который будет служить нагрузкой лампы, когда к приемнику будет добавляться усилитель звуковой частоты.

С целью упрощения пособия, для приемника следует использовать триод, например 6С5С. В случае использования пентода надо будет лишь добавить цепь питания экранирующей сетки.

Выпрямитель для питания учебных пособий может быть собран по любой из знакомых тебе схем — однополупериодный или двухполупериодный на ке­нотроне или плоскостных диодах. На панели выпрямителя могут находиться измерительные приборы, показывающие напряжения и токи анодных и накальных цепей.

Эти пособия позволяют демонстрировать схемы, устройство и работу детекторного приемника без усилителя и с усилителем, однолампового приемника. Добавив к одноламповому приемнику усилитель звуковой частоты, получим двухламповый приемник прямого усиления по схеме 0-V-1. А если смонтиро­вать еще каскад усиления высокой частоты, аналогичный одноламповому приемнику, но на пентоде, комплект пособий позволит демонстрировать еще приемники прямого усиления 1-V-0, 1-V-1.

Подобным образом на панелях можно развернуть любой простой тран­зисторный усилитель или приемник, приборы-автоматы, телеуправляемые устрой­ства — все то, с чем надо знакомить твоих сверстников. Налаживание таких пособий ничем не отличается от налаживания конструкций, монтируемых в футлярах.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель